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【關鍵詞】proteus仿真;項目化教學;數字電子技術
0 引言
隨著可編程邏輯器件fpga/cpld的迅速發展,數字電路正面臨一場新的變革,而數字電子技術仍是高職院校電子相關專業一門重要的專業基礎課程。我校的數字電子技術是以項目化的教學模式開展的,其特點就是以完成項目的形式進行教學,其優勢是工程實踐性強,利于學生加深加強對知識的理解和實踐能力的培養;而難點是將學生快速引入到項目進行自學中比較困難(其要求給學生提供一個方便快捷的設計和自我驗證的平臺),另一個問題就是在強調完成項目的同時容易造成對基礎性、原理性知識的疏忽。
由于proteus軟件對數字電路仿真和pcb制版均有良好支持,因而將proteus軟件嵌入整個項目化教學過程(取得良好效果。)
1 proteus軟件簡介
proteus是英國labcenter公司開發的電路分析與實物仿真軟件。支持模擬電路,數字電路和單片機的仿真。proteus提供了三十多個元器件庫、數千種元器件仿真模型,在仿真時能實時顯示線路上變化的信號,十分利于電路的分析。
proteus提供的仿真儀表資源有示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、spi調試器、i2c調試器、信號發生器、模式發生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調用。除了現實存在的儀器外,proteus還提供了一個圖形顯示功能,可以將線路上變化的信號,以圖形的方式實時地顯示出來,其作用與示波器相似,但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數指標,例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響。proteus如此多的功能和優點,在所有院校的教學中都起到了舉足輕重的作用,大大提高了教學效果,豐富了教學資源。
2 我校開展項目化教學
我校數字電子技術課程采用項目化教學的形式開展,選取了以電子琴電路作為項目載體。電子琴是眾所周知的電子產品,其工作原理比較復雜。本項目應用數字式分離集成電路器件(主要是74系列),通過應用數字電子技術基礎知識設計并制作六個分模塊來完成一個功能完整的24鍵輸入的數字電子琴。在完成電子琴工作過程中,讓學生學會在系統集成創新的應用中理解數字電子技術基礎知識,同時懂得在具體的產品中進行操作與調試,結合實際電子琴產品進行對比,提高學生的學習興趣。
本項目分為六個模塊。分別為琴鍵編碼控制電路、琴鍵譯碼與顯示控制電路、時鐘發生器電路、數控分頻電路、預置數存儲板電路和da轉換與音頻放大電路。要求學生將每個模塊的原理與現象進行分析總結,但由于電路較復雜,設計到的元器件種類和數量較多,很難做到每個學生都動手焊接調試。雖然也有做好的模塊,但是因為數量有限,在教學的有限時間內,無法保證每個學生都能一一進行測試,很多時候都是分組進行。因此另一方面就要求學生利用multisim和proteus軟件進行仿真調試,課內完不成的,課外時間接著完成,這樣每個學生都能通過仿真更加細致直觀地觀察每個關鍵點的電壓、波形等現象。在調試過程中也難免會碰到各種各樣的問題,學生會想辦法解決,在解決的過程中能更加加深對理論知識點的理解,理論與實踐進一步得到有效結合。
3 琴鍵編碼控制電路仿真
琴鍵編碼控制電路需要完成對24個按鍵的編碼控制,分別用于實現高8度音按鍵控制、中8度音按鍵控制和低8度音按鍵控制。模塊選用集成3片二進制優先編碼器74ls148芯片進行級聯,74ls244作為總線緩沖器,擴展實現24線-5線編碼功能。其部分仿真電路如圖1。
通過仿真,能直觀反映出每種按鍵輸出所對應的編碼(用發光二極管顯示),方便調試,為理論分析提供有力支持。
4 proteus 在驗證項目單元電路中的應用
本校數字電子技術之所以以電子琴作為項目載體,是因為它涵蓋了數電課程教學大綱中所要求的知識點。在授課過程中,始終以電子琴為主線,圍繞其講解每個相關知識點,如組合邏輯電路、數據選擇器、編碼器、譯碼器、移位寄存器等。因此,除了要求
學生將項目模塊仿真測試外,還要求把每個知識點所對應的基本單元電路進行驗證,到實驗室利用實驗臺自行搭線的形式進行。但往往存在實驗時間不足、線路復雜難檢查等情況,不可能將所有的單元電路在實驗臺上驗證完畢。這些存在的問題通過proteus軟件仿真就很好地解決了,如今幾乎每個學生都有電腦,可以將沒完成的內容隨時隨地仿真,需要什么就能在軟件中找到,不像搭實物那么麻煩,人人都能親自動手實現電路功能。本課程要求必須驗證及仿真的單元電路有555構成的多諧振蕩器、門電路應用實例、按鍵顯示電路、碼制轉換電路、分時傳送電路、集成移位寄存器應用電路、集成計數器應用電路、a/d和d/a轉換電路以及eprom存儲電路與數控分頻電路等。其他電路也可以通過proteus來仿真。此處仿真不再舉例。
5 結語
通過實際教學證明,將proteus軟件引入到數字電子技術項目化教學中不僅方便了每個學生自己分析調試電路、見識各種儀器和元件、拓寬視野、提高學習興趣,還能進一步加深對理論知識的理解;另外一方面減少了不必要的浪費,節省了教學資源,大大縮短了項目開發的時間,提高了教學效率和效果,可謂一舉多得。
【參考文獻】
[1]張雪娟,宣樂飛.protues軟件在實踐教學中的應用[j].計算機時代,2010,10.
關鍵詞:膠體與界面化學;教學改革;實踐
引言
我校應用化學專業在專業設置上屬于應用研究型的理學專業,主要培養從事化學、化工領域新技術、新產品開發和生產管理等理工結合的應用型高級專門人才,同時還為研究生教育輸送合格新生.這要求應用化學專業畢業生具備扎實的專業基礎知識、優良的科學素養、較強的創新意識和能力.由此改革傳統的“填鴨式”教學模式,逐步轉變學生被動學習為主動學習,因材施教,培養其創新意識及能力,加強學生獨立思考和創新能力,是急需應用化學專業教師解決的首要問題.膠體與界面化學是我校應用化學專業開設的一門專業方向課,在整個課程體系中具有十分重要的作用.一方面,膠體與界面化學的課程內容與生產和生活實際聯系非常緊密[1],是學生理解今后生產和科研工作的理論基礎,并承擔著培養學生專業素養及技能的重任.學生學好該課程對今后生產和科研工作具有極大影響.另一方面,膠體與界面化學是物理化學的后繼課程[2],是在界面現象的基礎上產生和發展起來的,其中楊氏方程、拉普拉斯方程、開爾文公式、Langmuir吸附等溫式以及BET吸附等溫式等內容在物理化學課程中已有所介紹,學生往往誤以為這就是膠體與界面化學課程教學的全部內容,已經學過了,無需再學.實際上,這幾個公式只涉及部分界面現象,無法與整個膠體與界面化學課程內容相提并論,學生對其他膠體與界面知識及實際應用一無所知,更談不上利用膠體與界面化學理論知識指導實際生產和科研工作.如何讓學生學好膠體與界面化學這門課程是教師非常關心的問題.筆者針對膠體與界面化學課程教學過程中遇到的問題,從教學內容、教學方法和手段以及課程考核方式等方面對本課程教學改革提出自己的一些看法.
1明確培養目標,采取層次化教學
在當前嚴峻就業形式下,我們不能夠采取以往的一刀切模式進行教學活動,必須明確培養目標,根據學生的不同需求合理安排教學內容.通過對本校應用化學專業2010-2012級學生的就業狀況進行調查分析,在大三結束時,約45%的學生選擇直接就業,其余學生打算繼續讀研并著手復習準備,其中有近30%的學生最終會考取化學相關專業的研究生.針對這一情況,將膠體與界面化學課程分為兩個教學層次:基礎知識與應用提高.基礎知識:以課本教材為主,講授膠體與界面化學的基本概論、理論和研究方法,主要內容涉及各種界面現象、多種分散體系的形成與性質、表面層結構與性質等知識.這部分內容簡單,學生容易理解,應用化學專業所有學生都應該掌握.通過這部分內容的學習使學生理解膠體與界面化學的課程基本內容,滿足今后生產和科研工作對膠體與界面化學知識的基本需求.應用提高:應用部分的教學內容主要分布在表面熱力學、膠體體系及其性質、膠體與界面化學、表面活性劑化學、膜化學、固體表面性質等章節,在講授膠體與界面化學基礎知識的同時,引入實際應用實例,并關注膠體與界面化學理論與應用的最新進展,培養學生運用膠體與界面化學知識解決實際生產和科研工作能力.例如:在講解膠體粒子的制備和性質時,筆者介紹了各種納米粒子的制備方法,并著重介紹了如何運用膠體與界面化學的理論知識設計制備方案,同時還結合膠體的穩定性分析了由黏土形成的泥漿在石油鉆井過程中的重要作用,以及如何利用膠體穩定性改善油墨、涂料等精細化學品性能.應用提高層次教學需要針對直接就業和立志考研的同學分別開設,內容既有膠體與界面化學的最新進展,又有早已普及的工業化生產實例,要做到“雅俗共賞”,充分展示膠體與界面化學的課程魅力,讓學生深刻體會到所學知識的實用性和重要性,提高學生的學習興趣,在課堂上留住學生的“心”.
2改革教學的方法和手段,提升課堂教學效果
2.1基礎理論教學中引進科技前沿
膠體與界面化學的教學中理論教學是基礎,但是所學教材跟日新月異的科研發展存在脫鉤的現象,教師如果只局限于課本知識,教學效果必然會大打折扣,這對教師也提出了更高的要求.高校教師大多站在科研前線,具備較高的科研水平,教師要把掌握的科技前沿滲透給學生,讓他們緊跟前沿,升華所學知識,提高學生綜合素質,培養工程院校畢業生的應用能力.在新能源、新材料、新醫藥等新興產業被大力提倡的背景下,應用化學專業畢業生面臨著新的挑戰和機遇.因此,筆者在膠體與界面化學課程教學中及時補充了與化學、化工密切相關的知識,如光催化制氫、鋰離子電池、鋁離子電池、藥物緩釋與運輸等科學研究的最新進展.
2.2開展專題學術報告
在課程教學中,開展教學活動的主體是承擔該課程的授課教師,但所有教師都是“術業有專攻”.由于膠體與界面化學課程涉及基礎知識范圍廣,跨學科的基本原理較多,所以單獨一位授課老師無法充分領會該課程的所有知識點.課程組的集體智慧可以很好地彌補這種不足,課程組的教學資源共享模式,有利于提高相關課程的教學質量.本人在膠體與界面化學課程教學中采取邀請物理化學課程組的授課教師開展專題學術報告,介紹膠體化學、膜化學、固體表面性質和新能源材料領域最新的科技成果及動向,開闊了學生眼界,提高學生學習本課程興趣,并提高化學相關專業研究生的報考率.
2.3引入實踐性教學環節
膠體與界面化學是門應用性非常強的學科,其內容涉及化學、材料學、生物學、環境科學、食品科學等諸多學科中的理論知識與實際問題[3-5],傳統的教學模式只講解課本知識,缺乏直觀的實踐性教學環節,教學內容往往是“假、大、空”,導致學生缺乏學習興趣,學習效果大打折扣.本人在膠體與界面化學課程教學中采取理論聯系實際,選取一些可行的實踐辦法,如:首先,利用課余時間分批帶領有興趣的學生參觀學校分析測試中心,讓學生認識膠體與界面化學課程提及的現代測試儀器.其次,選取一些易操作的實踐性課題,并與前沿科學相結合,再將不同興趣點的學生分組共同完成實踐性課題,教師引導學生大膽創新,將所學知識與實踐性課題相結合,激發學生無限潛能,形成探索式教學模式.再次,將參觀企業生產過程設置為認識實習教學活動,帶領學生參觀相關企業,讓學生了解企業實際生產過程,拓寬學生視野,提高學生創新能力.
2.4營造輕松愉快的課堂氣氛
當今的大學生是95后獨生子女,受過良好的家庭和學校教育,視野開闊,思想獨立,加之發達的網絡、快速發展的社會經濟,學生接受的信息量已經今非昔比,刻板的說教和毫無感情的語言已經不能滿足現在學生的需求.膠體與界面化學是一門綜合性、實用性強,發展迅速,內容更新頻繁的學科,教學過程涉及大量公式推導,相比文科或藝術專業略顯枯燥.這對任課教師提出了更高的要求,首先要求教師將教學內容與實際應用相結合,化抽象為形象,提高課程教學效果.其次營造輕松愉快的課堂氣氛,沉悶的課堂氣氛讓教學效果大打折扣,教師要注意語調的抑揚頓挫,可以運用形象、詼諧、幽默的語言吸引學生的注意力,也可以適當的引用流行網絡語,讓學生樂學.最后構建良師益友的新型師生關系,“親其師,信其言”,師生關系不能僅止于課堂之上,教師要關心學生的學習效果,根據其反饋結果調整教學方法,在課后的拓展研究過程中,要關心學生的生活和心理變化,與其構建良師益友型新型師生關系.
3改革成績評價體系,優化課程考核方式
課程考核是評價教學效果的重要手段,通過考核可反映學生對所學知識的掌握情況,也可使教師對教學效果有深入的了解.建立科學合理的成績評價體系對于保證教學質量、教學效果和激發學生的學習主體意識具有非常重要的作用.傳統的課程考核方式一般是采取試卷考核和平時成績疊加組成模式,該考核方式明顯存在以下不足:閉卷考試內容陳舊,平時成績基本以點名來控制學生的出勤率,考核基本以出勤率來體現平時成績,學生缺乏學習的積極性和主動性,從而導致被動學習,與現代教育理念相違背,改革課程考核方式勢在必行.課程考核方式不能單一化,需要將多種形式相互結合,既要考核學生對基本理論知識的掌握,也要挖掘學生的創新能力,讓學生學有所成,學有所用.課程考試方式要結合教師教學過程,采取多種形式結合,做好各種考核方式分值設計.本人將膠體與界面化學課程考核總分設置為100分,其中課程考試50分,課堂表現及出勤10分,課程作業10分,實踐性課題30分.增加了實踐性課題份額,引導學生用所學知識解決實際問題,提高了學生學習興趣及實踐能力,為其今后的就業及深造夯實基礎.此外,期末考試試卷題型采取多樣化,涵蓋名詞解釋、簡答題、計算題、綜合題等題型,且主客觀試題合理搭配,并適當增加主觀題的比例,尤其是應充分體現答案的多樣性,鼓勵不同見解.
4結語
提高人才培養質量,造就一批創新型人才是實現創新型國家建設的重要前提.膠體與界面化學課程對培養應用化學專業學生的創新思維和科研能力,促進創新型人才的培養起到重要的推動作用.本文對膠體與界面化學課程教學內容、教學方法和手段以及考核方式等方面進行改革探索,并提供了在教學實踐中積累的一些具體的有益的經驗.
參考文獻:
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關鍵詞:應用化學 化學工藝學 理論教學
應用科學是研究和說明特定的設備運用于特定的生產和生活領域的具體方法和具體程序的科學。應用科學是理論科學和技術科學在生產和生活中的具體化和實際應用[1]。
化學工藝學是一門綜合性、實踐性很強的課程,是應用化學專業在學習了化學基礎理論后所開設的一門應用性課程。該專業培養具備化學基本理論、基本知識和較強實驗技能,能在科研機構、高等學校及企事業單位從事科學研究、教學工作及管理工作的專門人才。根據本專業的特點,在開設化學工藝學課程時應能充分將化學基礎理論、基本技能與實踐有機的結合起來,實現理論科學、技術科學對應用科學的指導。通過對本課程的學習使學生對化學工藝學所研究的內容有較為系統的認識。能將基礎化學所學的知識與化學工藝學較好的銜接和運用起來,實現理論與實踐的結合。對化工生產的基本原料、工藝過程、設備、環保要求有全面的了解。
一、根據專業特點安排教學內容
1.教學內容與基礎化學密切相聯系
應用化學專業與化學專業相比,增強了應用背景,是化學與化工的銜接,是化學學科在應用方面的拓展,培養的是理工結合的應用型人才[2]。本專業學生受到基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練,具有較好的科學素養,具備運用所學知識和實驗技能進行應用研究、技術開發的基本技能。因此,化學工藝學課程教學內容的選擇應滿足專業的特點。在教學內容安排時,選擇典型工藝進行較詳細的介紹。無機化工工藝部分以合成氨為教學重點。合成氨在化學工業發展中具有里程碑式的意義,它在幾大化學領域都有突出的發展。是化學理論與實踐結合的成功典范。“正是由于對氮、氫、氨體系化學平衡的研究,把熱力學理論推進到了真實氣體高壓化學平衡的研究領域,在研究氨合成催化反應速率方面,推動了反應動力學的發展。這些理論的形成直接指導了氨的合成。”[3]同時,合成氨在催化技術的應用方面也為現代催化理論奠定了基礎,許多重要的催化理論概念如催化劑的活性中心、催化劑表面的非均一性、毒物作用及催化機理等都是在研究合成氨的反應過程中確立下來的。有機化工工藝部分以烴類裂解為重點。以“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)和“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)總量計,約65%來自乙烯裝置,因此,常常將乙烯生產作為衡量一個國家石油化工生產水平的標志。[4]烴類裂解工藝在反應設備、分離系統、能量利用等方面都代表著最先進的世界化工發展水平,這對于培養學生工程理念,了解世界化學工業發展方向是非常重要的。
2.注重基礎理論與應用相結合
將基礎理論與實踐應用相結合不僅僅是基礎理論知識的簡單應用,對學生來講首先帶來的是思維模式的改變。基礎理論是由概念、定律等建立起來的具有嚴密邏輯結構的知識體系。學生更擅長從概念到概念,從公式到公式的思考模式。但實踐中有更為復雜的因素對工藝過程的選擇、工藝條件的確立、產品的分離等產生影響。在化工生產中對反應的化學熱力學和化學動力學的研究是決定工藝條件的最重要的化學基礎理論。反應的溫度、壓力、濃度、催化劑或其他物料的性質以及反應設備的技術水平等各種因素對產品的數量和質量有重要影響[5]。在課堂教學中應充分把化學熱力學、化學動力學知識與實踐中的應用結合起來。例如在合成氨的生產中平衡氨含量是一個非常重要的參數,從平衡常數KP=PNH3/P0.5N2P1.5H2開始分析,到最終確立平衡氨含量XNH3/(1-XNH3-Xi)2=KPpr1.5/(1+r)2,分析此式不難看出總壓強P,平衡常數KP氫氮比r以及惰氣的含量都對平衡氨X的含量有影響。如不考慮組成對平衡常數的影響,當氫氮比r=3時平衡氨含量具有最大值。考慮到組分對平衡常數KP的影響,具有最大XNH3的氫氮比略小于3,隨壓力而異,約在2.68~2.90之間[6]。因此惰性氣體對平衡氨含量的影響必須考慮進去。這是實施合成氨工業生產的一個重要理論依據,理論上的定性討論與實驗上取得的定量數據完全吻合,滿足了定性與定量的統一,理論與實踐的統一[7]。在對化學反應的速率分析中,基礎化學理論中對動力學方程式的描述學生很熟悉,但在實踐的工業生產中,反應動力學方程式與反應控制步驟的研究、反應溫度、催化劑等因素有密切的聯系,反應所用的催化劑不同,反應條件不同,則動力學方程式也不相同,這使實際的動力學方程式與基礎化學中所學習到的相差甚遠。因此,通過課堂教學讓學生了解化工過程的復雜性。在實踐中,實現一個化工過程對基礎化學理論不是一個簡單的應用。這也是工藝課程本身所具有的特點。
二、以化工生產過程及工藝流程為教學重點
應用化學專業的學生已學習了化工原理,對主要化工單元操作的基本原理、過程、計算方法等有了系統的掌握。但對實際生產過程相對比較陌生,通過對具體工藝單元的介紹結合所學的化工原理知識,學生能歸納出工藝單元的共性,對工藝過程的結構有一個概括的了解,并能對工藝流程有一定深度的認識。
1.掌握通用反應單元工藝的特點
化學反應單元是根據化學反應類型來分類的。反應單元僅是生產中的一個環節。在教學中根據學科需要有選擇的介紹一些典型反應單元。由于同一反應單元有不少共性,通過對具體反應單元工藝的學習使學生自覺的找出規律性的東西,這樣便于學生掌握所學的知識,也能很好的指導今后的科研、生產,做到觸類旁通。例如在學習了二氧化硫催化氧化制硫酸、乙烯環氧化制環氧乙烷等后學生很快發現氧化反應是強放熱反應,生成的副產物較多,對于烴類氧化還要防止造成深度氧化等特性。在找出反應的共同點后,針對反應單元的特點,對實際生產中設備的要求、流程的選擇就有清晰的認識。如氧化反應器的設計必須從安全的角度出發,對易深度氧化的反應應選擇有良好性能的催化劑以防止深度氧化的發生,等等。通過對反應單元的學習比較使學生能更加靈活的運用反應單元工藝。
2.以化學反應為核心,探索工藝流程的內在聯系
工藝流程指工業品生產中,從原料到制成成品各項工序安排的程序。對于不同的化工產品其生產工藝流程也各不相同。但各流程都是圍繞著化學反應這一核心問題展開的。如烴類裂解流程。根據裂解反應吸熱、體積增大、裂解產物組成復雜、二次反應的影響等特點,裂解反應在高溫、短停留時間條件下有較高的產品收率。這一反應特點,也決定了在對核心設備管式裂解爐設計時應滿足傳熱面積大、裂解管變徑,裂解管程數減少等的要求。從流程上來看,由于裂解產物組成復雜因此后續分離系統非常的龐大。從能量的利益來看,乙烯裝置的節能技術關鍵是使用最少的裂解原料和燃料得到最大收率的目標產品,最大限度地回收裂解余熱,并將回收熱量合理分配到壓縮、深冷、精制各工段。優化裝置蒸汽系統,合理利用蒸汽等級,節約能量,并可向界區外輸送能量[8]。因此,從化學反應性質入手充分發現流程中各單元的內在聯系,把握好問題的主線,這樣才能真正的對工藝過程有一個清晰的認識。在實際生產中還要充分考慮如何以最少的消耗、最低的成本得到最高的生產效率制。在教學中要讓學生明確一個具體工藝流程安排不僅僅是生產實際對理論的檢驗,更多的還要從社會的、經濟的角度去作全面的考慮。雖然一般工藝過程的組成大致相同,但每種產品的生產還有特殊性。在講課時,抓住主要矛盾以展開,并著重于基本原理、基本知識和基本規律的講解,力求達到清晰、嚴格和準確。
三、結束語
應用化學專業是介于化學與化學工程之間的一個應用理科專業,其任務是培養理工結合型的“用”化學的人才[9]。理論課的教學僅僅是學好這門功課的一個環節。要真正的掌握好這門課程還需要加強實踐環節的學習。通過采用將多媒體、化工仿真實驗、生產實踐教學與化學工藝學課程教學相結合的教學方式,強化學生的化學工程意識,提高分析和解決化工生產實際問題的能力。同時,結合本地區化學工業發展的特點,對應用化學人才的需要不斷調整教學內容。在科技發展迅猛的今天,應讓學生了解更多化學的理論前沿、應用前景、最新發展動態,以及化學相關產業發展狀。
參考文獻
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關鍵詞:應用化學;創新型;培養模式
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1674-9324(2012)07-0098-03
應用化學專業是介于化學與化工之間的應用型專業,其目標是培養理工結合型的“應用型”化學人才,主要是利用化學的基本理論和方法對工業生產中與化學有關的問題進行應用、方法和產品質量等研究。應用化學專業的內容博大精深,涉及領域十分寬廣,具有很強的應用性。隨著我國與東盟自由貿易區的建立,特別是廣西北部灣作為國家發展戰略的一個重要組成部分,北部灣經濟區將在石化、林漿紙、能源、鋼鐵和鋁加工、糧油食品加工等行業開始建設,緊缺專業人才[1]。因此,為推進廣西改革開放、北部灣經濟區建設,為作為人才培養基地的各大高校必須適應新形式,及時調整和完善教學體系,改革人才培養模式。桂林理工大學作為廣西的一個地方院校,有義務為地方經濟的發展而培養眾多優秀的具備化學的基本理論、基本知識,較強的實驗技能,能在科研機構、高等學校及企事業單位等從事科學研究、教學工作及管理工作的高級專門人才。經過一段時間的研究,筆者對應用化學專業復合型創新人才培養模式進行了初步探索,總結了一些有益的經驗,啟示如下:
一、科學定位應用化學專業創新型人才
科學定位應用化學專業創新型人才,是在傳統教育觀念的基礎上,力求服務于經濟發展的最前沿,有創新地構建出適應市場需求的應用型人才培養模式。培養應用化學創新型人才,首先要進行科學合理的定位。化學化工類應用化學本科專業創新型人才應是擁有牢固的專業基礎知識、掌握多項實驗技能、具備良好專業素質,能夠自主探索和發揮創新思考,具有一定的解決實際問題的能力的專業性人才。學校作為學生的載體,應為學生成為創新型人才提供可實現的途徑:學習化學方面的基礎知識、基本理論、基本技能以及相關的工程技術知識,受到基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練,具有較好的科學素養,具備運用所學知識和實驗技能進行應用研究、技術開發和科技管理的基本技能,關注本專業的前沿發展,鼓勵學生勇于探索,營造開放式教學實踐環境,正確引導學生,激發學生創新能力。使之經過四年學習成為國家真正需要的專業人才,服務社會。
二、建立一支具有創新素質的教師隊伍
要培養具有創新素質的學生,必須要有一支具有創新素質的教師隊伍。學生創新能力的培養首先以教師的創新意識及其能力為前提條件,所以創新性培養模式需要一支具有創新素質的優質師資隊伍。首先,教師要提高自身綜合素質。教師的綜合素質可以為教學順利開展鋪平道路,綜合素質包括教師的人格魅力、親和力與專業素質[2]。教師的人格魅力能夠在教學環節中吸引學生的注意力,使學生對教師及這門課程產生濃厚的學習主動性和積極性;親和力能縮短教師與學生之間的距離,使師生之間建立起一種親密無間的情感,可以促進教師的知識傳授,解決學生在學習上的遇到的障礙和困惑,從而為學生創造一種平和、輕松的學習氛圍;教師精湛的專業素質是搞好課堂教學的基石,教師的專業素質直接關系到教育質量的好壞。具有創新素質的教師必須努力提高自身的專業素質,厚積薄發。除了具有淵博的專業知識外,還應具備起碼的社會科學、人文知識、豐富的思想內涵,還要有能力輕松嫻熟地駕馭每一堂課,喚起學生的學習興趣,感受到知識的力量,學到更多的知識,并用已有的知識,進一步探索科學。其次,學校要創造條件,開展各項師資培訓工作,進行教師職后繼續教育。繼續教育是當今世界教育發展的潮流,可通過這些形式實現:每個教師每年至少有一次到外校做訪問學者、出國進修及參加各種學術會議的機會,或攻讀博士學位提高教師隊伍的學歷結構。進修回來的教師都要向本教研室匯報在外面獲得的新信息,或相關的教學改革建議[3]。我校教師工作上有教學與科研雙重任務,這兩者是相輔相成密不可分的。教師在科研中可以學習相關領域的前沿知識,教學中將這些前沿的知識及其科研成果引進教學,不斷地更新教學內容,從而提高了自身教學水平,同時在授課過程中通過理論和實踐的結合會提升學生對該專業的感性認識從而產生學習興趣。教師的科研成果不但提升教師自身科研能力,又有利于形成自身的專業特色,提高在國內院校中相同專業間的影響力,提升知名度。教師在教學過程中,除了將專業知識和專業技能傳授給學生,同時教師的自身修養在教學過程對學生起到潛移默化的作用。因此,每個專業課教師必須具備高尚的職業道德,端正思想,慎言敏行,愛崗敬業。
關鍵詞 綜合實驗 教學改革 區域特色
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A
隨著教學改革的深入和素質教育的全面推行,作為高等教育重要組成部分的實驗教學越來越受到重視。本文將針對當前專業綜合實驗教學中存在的問題進行的思考,并結合辦學特色及地區特色提出改進方案及措施,以期能夠提高教學質量并在學生能力培養上得到更好的效果。
1 目前應用化學專業綜合實驗教學存在的問題
(1)實驗內容設計不合理。多數實驗的設置都是在二級學科(無機化學、分析化學、有機化學等)的基礎上開設的,內容相對狹窄單一。
(2)驗證性實驗較多。由于實驗教學不受重視,經費投入不足,使得實驗課程的開設受到局限。目前設置的實驗課程多屬驗證型實驗,且依附于理論課教學,相對于課程顯得設置重復。
(3)實驗課程教學方法單一。應用化學專業綜合實驗的教學活動設置,基本上都已設計有完整的操作步驟并且錄入實驗講義里。這樣,學生在課前先預習實驗講義,課堂上,教師先對實驗原理和操作步驟進行講解并告知實驗中的注意事項,學生們再根據實驗講義,流水線工人般機械地完成各項實驗步驟。在整個實驗課程的進程中,留給學生們獨立思考的空間相對較少,學生的獨立及創新思維的能力沒有得到鍛煉與發展,而且學生實驗質量的評估標準,通常是只憑實驗報告的撰寫內容來評判,非常不利于調動學生動手做實驗的積極性和進行主動思考的慣性,很容易忽略學生在實驗過程中操作技能表現和創新能力的培養,大大降低了學生們的探究所以然的興趣及熱情。
(4)與實踐應用聯系較少。實驗教學體系較少涉及社會生產實踐,導致課堂與實際生產生活應用脫節,進一步降低了學生對該門課程的興趣,限制了對學生思維能力和創新能力培養。并且,這個問題突出的表現在,畢業生在最后一年進行畢業論文(設計)時,由于學生缺乏獨立思考,發現問題和解決問題的基本能力,和在科學思維方式上的缺失,最終給指導老師和學生自己都帶來了不少的困難。
對于專業綜合實驗應該滿足:綜合性強、專業覆蓋面廣、實踐性強的特點。應用化學綜合實驗不能只是單一的分析或有機合成實驗,更不應該是毫不相關的幾個實驗步驟的簡單拼湊。在實驗課程的進程中,所設置的實驗步驟不能按傳統的“照方抓藥”方式完成,而是應該通過多種實驗方法、手段以及理論知識的綜合應用才能完成,學生需要具有扎實的基礎知識,這樣才能有助于學生的基本技能、實驗能力,綜合運用能力,以及創新能力的培養。
2 應用化學綜合實驗改革措施及實施
(1)改進實驗教學方法和手段,結束學生“任務式”實驗。傳統的實驗教學方法是教師于實驗前進行講授,之后由學生進行實驗。這使得學生養成了依賴老師與講義的習慣,獨立思維能力欠缺,實驗課程的效果也不理想。從實驗教學效率和質量出發,我們對教學方法作了相應的調整:實驗之前教師的講解改為“提點”,實驗時開設匯報、討論環節,在這一環節上,學生自由組合匯報實驗進展、成果及存在的問題,探討實驗中出現的問題,由教師引導學生向更深層次思考與發展;同時建立開放性實驗室,允許學生實驗失敗,給學生重做實驗的機會。這樣改革之后,使學生不僅對所做的實驗涉及的理論知識得到了鞏固,并且動手能力得到了提升,還滿足了部分學生的好奇心,結束了學生以往“任務式”實驗的心態,為他們求知欲創造了平臺,同時使教學實驗更接近科研和生產實踐。
(2)更新教學理念,培養學生實驗能力,更好地服務地方經濟。長期以來,實驗課被作為理論課的補充部分,僅僅作為附屬品而存在,實驗課程的內容也僅僅是為驗證某些理論知識,學生們的實驗能力與創新思維得不到很好鍛煉,更不要談良好的提升了。
筆者所在的珠海市是一個港口城市,經濟發達,企業眾多,其中有些產業在國內外都有較大影響,如紡織服裝、塑料機械、磁性材料、電子產品、石油化工、對外貿易及港口物流等。就化工而言,由于珠海的大發展戰略,國際知名石油化工企業落戶珠海,如碧辟、中海油等500強企業。
為使學生步入社會能更好更快地適應并服務企業,同時為給社會、企業培養出符合時展需要、具有較高理論水平,較好的科學實驗能力以及動手能力的優秀人才,應更新教學理念,轉變思路,在注重培養學生基礎實驗能力、分析問題能力及解決問題能力的同時,更加注重創新能力及設計實驗能力的培養。并多和當地的相關企業多交流,幫助企業解決問題的同時,了解企業當前發展情況和企業對于專業人才素質需求,并學習企業在本專業中先進的做法,豐富自己,積累經驗。同時邀請企業經驗豐富的工程師來校進行講學,直接告訴企業最需要的技術。
(3)根據地方產業優勢,設計具有代表性的專業綜合化學實驗。專業綜合化學實驗是培養學生創新能力和綜合應用能力及優良素質的有力手段。目前,有些文獻已經報道了很多自主設計的專業綜合化學實驗,如:蘭州交通大學化學與生物工程學院王九思等人設計的,用過氧化苯甲酰引發甲基丙烯酸甲酯自由基聚合,通過預聚、灌模、聚合、脫模一系列過程進行鑄板聚合為主要內容的甲基丙烯酸甲酯的鑄板聚合即有機玻璃的制備;以氯代正丁烷為原料制備正丁基鋰,并使其引發苯乙烯進行陰離子聚合為主要實驗內容的正丁基鋰的制備和苯乙烯的陰離子聚合實驗等等。
根據珠三角工業發展趨勢,擬定應用化學的特色專業方向:精細化學品、應用電化學和工業分析。根據專業方向,實施綜合實驗的設計,實驗經費由特色專業建設給予支持,教師分成若干小組,依據珠三角化工企業對專業人才的需求,設置不同研究題目,具體題目如下:
(1)印刷電路板的制備工藝;(2)功能高分子材料的制備與性能表征;(3)環保型涂料和環保型粘結劑的制備與性能表征;(4)工業廢水的分析與處理方法的研究。
關鍵詞:專業實驗;教學模式;實驗教學;創新能力
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)13-0261-02
應用化學專業是介于化學與化工工藝工程之間的一個應用理科專業,目標是培養理工結合型的應用化學人才。實驗教學是高等學校實現創新人才培養目標的重要環節,它對樹立學生工程實踐觀念、啟迪學生思維、培養學生的創新意識和創新能力、提高學生綜合應用能力具有特殊的作用。加強實驗教學不僅能鞏固理論知識,而且能夠培養學生理論聯系實際的能力和分析問題、解決問題的能力。因此,根據普通高校實驗教學中普遍存在的問題以及石油類院校目前的實驗教學現狀,結合行業特色鮮明的應用化學專業人才培養目標,深化實驗教學改革,構建了較為科學合理的實驗教學體系。
一、目前高校實驗教學存在的主要問題
實驗教學的實踐性、直觀性、科研性、綜合性等特點,決定了它在高等教育創新人才培養中不可忽視的地位。從目前我國高等院校實驗教學的現狀來看,無論是實驗教學所處的地位、教學體系及教學的安排都與新形勢下的培養目標不相適應,是一個普遍存在的薄弱環節。主要存在的問題是:①實驗教學體系不合理,如基礎化學實驗附屬于理論教學,實驗內容單一、與實踐結合不緊密等缺點;專業實驗課程實驗學時偏少,內容分散不利于培養學生的創新性。②實驗教學的內容和方法滯后,在目前的實驗教學中存在重理論、輕實踐的傾向,傳統的驗證性實驗多,實驗內容單一,培養學生創新能力的設計性、應用性及綜合性實驗少。灌輸式的教學方法使學生完全處于被動狀態,嚴重阻礙了學生主觀能動性的發揮,不利于培養學生創新精神和綜合應用能力。③實驗教學的設備落后,這已是許多地方高校在實踐教學中存在的非常突出的問題。再加上學校逐年擴大招生規模,實驗教學投入經費不足,儀器設備更新緩慢,實驗教師積極性不高,實驗人數多,需分組教學,學生學與用脫節等問題。
二、構建面向創新教育的應用化學實驗教學體系
根據面向21世紀的教學內容和課程改革計劃,培養和提高學生創新能力和綜合素質,這就要求應用化學專業的實驗教學突破傳統理科化學的教學模式,強調理論與實踐并重,更新實驗教學的課程設置和教學內容,構建具有創新教育特征的實驗教學體系。
1.重組實驗教學體系,優化課程結構。在實驗教學課程體系建設中,應強調整體規劃與系統建設,根據應用化學專業理工結合的學科特點、創新培養目標及實驗教學自身的規律,重組實驗教學體系,優化課程結構。我校應用化學專業的實驗教學體系整合為三個層次,基礎化學實驗(第一層次)、專業實驗(第二層次)、綜合性實驗和創新實驗(第三層次)。在課程建設中盡可能讓實驗教學獨立設課,如將無機化學、有機化學、分析化學和物理化學等四門基礎化學實驗教學與理論教學脫鉤單獨設課,增加了實驗學時,明確了其在應用化學專業人才培養方案的地位。實驗獨立設課后形成了自身的系統性,改變了過去側重于驗證性實驗,提高了實驗教學的質量,有利于培養學生的創新精神和創新意識。另外,實驗教學改革不能停留在單門實驗課程的改革上,而是要根據系統性、階段性和可操作性原則,按照循序漸近、突出技能訓練、創新培養的組織教學,正確處理好與理論教學及其他實踐性教學的關系,從而實現教學計劃的整體優化。
2.整合專業實驗教學內容,開設綜合性和創新性實驗。專業實驗教學內容改革是實驗教學改革的重點之一,應在繼承傳統實驗內容的基礎上,圍繞培養學生的創新能力和綜合素質制定實驗教學大綱。改革的思路是減少驗證性實驗的比例,增加綜合性、創新性實驗,綜合性和創新性實驗應緊密聯系生產實際,緊跟學科發展前沿,盡可能將教師的科研成果引入實驗教學中,能夠反映學科的最新成果和最新成就。需要學生運用若干門課程的綜合知識,以利于拓寬學生的思路,加深對理論知識的理解,培養學生的創新意識,提高學生的工程實踐能力。在具體實驗的設置上,既要考慮拓展學生的知識面,又要考慮有適當的難度,突出實驗的綜合性和創新性,重點培養學生的動手實踐能力及分析和解決問題的能力。
3.運用利于創新能力培養的實驗教學手段。采用現代化教學手段,在實驗教學過程中引入采用多媒體輔助教學、引入虛擬實驗技術等現代化的教學手段,提高了實驗教學效率、優化了教學過程,還可以使實驗教學更加生動、直觀,提高了學生的學習興趣。開放式實驗教學有利于學生的創新精神和創新能力的培養,可提高學生分析問題、解決問題的能力。在表面活性劑的合成及性能專業特色實驗中涉及到反應原料的選擇、合成路線的確定及優化、合成產物結構表征和性能評價。化學化工學院微觀分析中心開放實驗室則具備紅外光譜儀、核磁共振、質譜和元素分析儀等分析設備,可表征合成產物的特征官能團、有機物中氫原子的種類及數目、相對分子質量及分子結構特征、分子中元素含量等信息以確定產物的結構,環境工程開放實驗室具備細菌培養及殺菌性能評價等儀器設備。
4.建立科學合理的實驗教學考核模式。實驗教學考核目的是通過考核使學生在實踐能力、綜合能力和創新能力等方面得到培養和提高,促進學生的學習能力和綜合素質協調發展。根據以人為本、綜合培養、全面發展、創新能力等為原則,建立考核內容層次化、考核方式多樣化、注重過程考核的實驗教學考核模式。
學科專業的創新與發展決定于創新型人才的培養,而具有創新特色的實驗教學體系是培養創新人才的有效途徑之一。建立創新型實驗教學體系,不僅應正確把握創新型實驗的內涵及原則,而且要在教學內容、教學方法、教學模式和教學觀念上創新,在科學性、系統性、規范性等方面提高實驗教學水平,這樣才能培養出工程實踐能力強、具有創新思維和創新能力的應用化學專業人才。
參考文獻:
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關鍵詞:綠色化學;大學化學;應用
中圖分類號:X13 文獻標識碼:A
引言
隨著社會的不斷進步,人口數量急劇增加,面對資源的不斷消耗,人均資源占有量日益減少,此外,人類生活中排放的大量生活污染物和工業生產中產生的大量工業污染物使人類生存環境迅速惡化。化學品及其生產過程對環境造成的污染不容忽視,嚴峻的資源匱乏及環境污染為化學工作者帶來了前所未有的挑戰。自20世紀90年代初,綠色化學受到越來越多的關注。當今國際化學科學爭相將綠色化學視為化學研究的前沿和熱點,綠色化學已成為實現我國經濟可持續發展急待解決的重大科技問題。普及綠色化學知識,灌輸綠色化學思想,最有效的方式是將綠色化學引入大學化學教育體系。目前,我國已將綠色化學教育作為大學化學教育的重要組成部分帶入大學化學課程中。
1綠色化學的內涵
綠色化學(Green Chemistry)是指在制造和應用化學品時,實現原料的充分有效利用,消除或避免廢物的產生,避免使用有毒、危險的試劑,建立環境友好的生產工藝,使化學工業實現可持續發展。
綠色化學的核心內容是原子經濟性,理想的原子經濟性反應是原料分子中的原子全部(100%)轉變成所需要的產物,不產生廢物或副產物。綠色化學具有以下顯著優點:(1)從經濟觀點看,綠色化學合理利用資源和能源,符合可持續發展的要求;(2)從環境觀點看,綠色化學以廢物零排放為目標,力爭從根本上消除環境污染;(3)從科學觀點看,綠色化學與社會發展相適應,在傳統化學的基礎上進行了創新。
2綠色化學在大學化學教育中的應用
綠色化學作為一種指導思想,更是一種教育手段,將綠色化學的理念帶進高校化學教育的課堂,引入的不是一門獨立的學科,也不只是一種先進的概念,而是通過廣泛的宣傳教育,通過將綠色化學作為一門普及的課程,培養學生自主的綠色化學意識。綠色化學教育可以培養和增強學生的環保意識,激發學生的學習興趣和創新能力,從而對學生價值觀、人生觀的形成均產生積極的影響。大學化學教育工作者首先應該結合實際情況,在化學教育過程中融入綠色化學理念,使學生在掌握基本化學原理的同時,能夠主動運用綠色化學的思維去處理問題,成為更能滿足社會可持續發展需要的綠色人才。
首先,綠色化學由于具有成本低、轉化率高、環保等特點,已在無機合成化學中得到廣泛應用。如通過熱化學循環分解水制備氫氣,利用核能或太陽能進行大規模、無污染制備氫氣;水熱/溶劑熱合成是無機合成最好的方法之一,其具有密封,原料不泄露,不會造成環境污染,低碳等優點,如利用水熱/溶劑熱合成微孔材料及功能粉料等。
其次,有機化學教學應從綠色化學的角度考慮,從以下方面著手:(1)目標產物綠色化;(2)反應條件綠色化;(3)單一反應的原子利用率;(4)反應試劑綠色化。如烯烴和溴的加成反應可在陽光的引發下完成,太陽輻射能是一種無污染的綠色能源,能夠直接利用太陽輻射能是綠色化學家們所追求的,也是解決目前資源有限、環境污染及全球變暖等問題的根本出路。
3綠色化學在化學實驗教學中的應用
化學實驗綠色化是21世紀大學化學實驗課程改革的重點方向。針對我國高等院校實驗教學中普遍存在的環境污染問題,我國大學化學實驗教學中需要開展以綠色化學為理念的實驗體制,體現了環境保護和綠色化學的要求。
(1)培養學生綠色化學新理念
教師在化學實驗教學中,應有意識地將綠色化學的理念和可持續發展觀借助教學過程傳遞給學生,在潛意識中為學生注入綠色化學的思想,讓學生真正了解綠色化學,意識到綠色化學對于保護人類、資源及生存環境的重要性,讓學生從內心牢固地樹立綠色意識,在生活及今后的工作中自覺地養成環保習慣。
(2)改進常規實驗方法
在達到實驗目的的基礎上,將常規實驗按照一定的比例縮小。既減少了試劑的用量,降低了實驗成本,又可以減少“三廢”物質的排放量,另外還節省了資源,減少了對環境的污染。設計綜合性實驗。將多個實驗按照實驗的內在聯系有機地串聯起來,將上一個實驗的產物作為下一個實驗的原料,合理利用實驗產物,減少產物的處理工作,既可以減少重復性實驗操作,縮短實驗時間,也可減少污染物產生的數量。通過以上兩個簡單的方法可以實現化學實驗綠色化,另外還可通過多媒體教學等手段實現化學實驗的綠色化。
(3)積極處理“三廢”
針對實驗中產生的廢水、廢渣、廢氣,采取相應的措施進行處理,例如每間無機實驗室均需安置一個專門的廢液收集桶或廢渣收集處,在實驗過程中統一收集,實驗結束后統一處理;針對廢氣可以通過安裝正壓送風系統,有效地處理實驗過程中產生的廢氣。
4綠色化學課程的設置
化學教育工作者不僅要關注自己的教學任務,還應當時刻注意收集國內外最新的綠色化學信息和成果,充分挖掘和利用教材中的相關內容進行剖析,做到與時俱進,使課程內容新穎,將綠色化學融入理論教學中,時時刻刻以的思想指導教學。培養學生節約資源和能源、保護環境的意識,從思想教育和技術教育兩方面對其進行教育。
化學、化工類專業學生具有較好的化學基礎知識,對于這部分學生可以通過開設綠色化學必修課,不僅僅讓學生了解綠色化學,更重要的是在實際生活中能夠運用綠色化學的理念。對于非化學、化工類專業的學生應開設綠色化學公共選修課,主要學習綠色化學的科學思想、灌輸綠色化學理念,讓其養成綠色化學意識。
結語
綠色化學作為一種全新的概念,從防止污染和節約資源的觀點對傳統化學進行了重新審視,并在傳統化學的基礎上進行改革,與單純的環境保護不同,綠色化學是對人類與環境友好的化學。高等學校的化學教育目的是為國家培養和造就化學高層次的人才,面對化學由傳統化學向綠色化學邁進的新變革,化學教育工作者應在大學化學教育中時刻體現綠色化學思想,培養學生的綠色化學理念,培養具有綠色化學意識的化學人才。
1.上好緒言課,打好基礎。
課堂教學質量特別是新課教學質量的好壞,直接關系到能否提高學生的學習興趣。初中化學的緒言課是學生系統接觸化學知識的開始,往往懷著極大的好奇心。根據這一特點,在教學時教師要注意打開學生的眼界,把他們引進一個奇妙的化學世界,誘發他們學習化學的濃厚興趣,豐富他們的想象力,培養他們的求知欲,使他們的好奇心理得到滿足,使他們對化學的第一堂課留下深刻的印象。為此在化學教學中,我精心設計了一些簡單新奇易行的精彩實驗。例如“燒不破的手帕”,“水變牛奶”,“玻璃棒點燈”,“紅色的水怎么褪色了?”等吸引學生,把學生帶到一個奇妙的化學新世界,再進一步聯系生活實際,人們衣食住行,我國古代化學成就等。例如:鐵是什么物質?為什么鐵會生銹?木柴為什么會燃燒?煤氣為什么會致人死亡?等等。在學生面前我不斷地提出他們暫時還解決不了的問題,使他們在學習過程中永不滿足,并始終保持旺盛的求知欲。使學生體驗“處處有化學”的真情實感,與此同時我巧妙地配合演示實驗設置問題,使學生在“觀察―驚嘆―疑問”中感受化學世界的神秘和新奇,使他們從一開始就向往學習化學,增強對化學學科的興趣。
2.加強實驗教學,培養學習興趣。
化學是以實驗為基礎的學科,實驗是化學知識的源泉。化學實驗對學生有極大的吸引力,可以有效地激發學生的內在動機,也是培養學生學習化學的重要手段。因此,加強實驗教學,既是教學所必須,又是激發學生的學習興趣、調動學生的學習積極性最直接的手段。演示實驗要確保實驗現象明顯,可見度大;要多組織學生實驗,發展和保持學習興趣。對一些難度較大的實驗,教師要先做好示范和講解。怎樣操作,怎樣觀察、記錄,如何分析實驗現象,如何完成實驗報告,教師都要一一指導。同時,要增做一些實驗簡單、操作方便、現象明顯、趣味性強的實驗,以提高學生學習化學的興趣。如:在講授“分子”一節時,為充分說明分子的特性,我增做了“水與酒精混和時體積減少”的實驗,讓學生看到化學變化奧妙無窮,化學世界就像一座金碧輝煌的宮殿,很多明珠都等待著他們去摘取,立志從現在開始學好化學。
3.根據教材分層次教學,減少坡度,循序漸進,分散難點,培養興趣。
學生初上化學課,學習積極性高,但經過一段時間的學習后,部分學生跟不上,學習化學的興趣也就下降了,原因很多,但其中有一個原因是有關化學用語等教學內容安排較集中,記憶和鞏固成了部分學生很大的“包袱”,抑制了學生學習化學的興趣。在教學時,如果分散學,從緒言課開始,結合教材內容,分析化學用語在全冊書中的地位,按照教材編排的層次,把握教材的深廣度,我們將化學用語的教學大致分為三個階段進行。
3.1從“緒言”到第三單元課題4是元素符號、化學式的識記階段。
讓學生提前分散識記元素符號。每節課2~3種,學生不感到負擔,愿意學。
到“元素、元素符號”這一節,學生已能熟練地讀、寫24種元素符號,為下一節化學式作好了充分的準備,從“緒言”課接觸物質開始,就可注明常見物質的化學式,讓學生經常見一見,不作其它要求。等到學習“化學式”時,實際上使學生在認識過程上有了發展,實現了從具體到抽象、從感性到理性的飛躍。
3.2從第四單元課題2到第五單元課題3是元素符號、化學式、化學方程式的理解階段。
讓學生理解元素符號、化學式、化學方程式的意義。掌握用元素符號寫化學式,用化學式寫化學方程式的初步規律。化學方程式是化學用語教學的重點,掌握好化學式與化學反應的文字表達式,可使學生形成化學方程式的雛形。書寫化學方程式,配平是難點,除了講清最小公倍數法,可通過實例簡單介紹“奇數配偶法”。
3.3從第六單元課題1到第十二單元,著重鞏固、擴大和應用化學用語。
用化學方程式來表示酸堿鹽的性質與單質、氧化物的簡單關系,是化學用語的高級階段。要應用必須強調理解、熟練。這樣對化學用語的教學難點進行了很好的分散,學生學得輕松,同時也增強了學習化學的興趣。
4.開展形式多樣的第二課堂活動。
組織和指導學生開展化學課外活動,對于提高學生學習化學的興趣,開闊知識視野,培養和發展能力,發展他們的聰明才智等都是很有益的。
關鍵詞:九年級化學;概念教學;教學策略
一、九年級化學概念的特征分析
1.抽象性
化學概念是指對同類屬性的化學事物本質的抽象概括。因而其具有一定的抽象性。化學的學科特征就在于研究物質的微觀結構,這樣的研究對象是生活中看不見、摸不到的。因而對于九年級的學生來說,化學概念是具有抽象性的,例如,“原子”的概念。在化學概念中,原子是指“不能在化學反應中再分的最小微粒。”這樣的定義具有抽象性。
2.基礎性
從不同的角度與深度來理解化學領域的概念,所得出的結論必然是不同的。在高中領域對化學的學習要比初中的學習更加系統、深入。這樣也就產生了化學概念的第二個特征――階段性。九年級的化學概念是化學的初級概念,具有基礎性特征,而這一階段的學習也主要以基礎學習為目標。
3.關聯性
化學概念之間存在關聯性,對于某一概念的學習是掌握其他概念的前提性要求。而九年級的化學概念多為基礎性概念,因而這些概念之前的關聯性就更加緊密了。例如,原子、質子與中子的概念。
二、九年級化學概念教學策略分析
加強九年級化學概念的教學,應當在充分考慮九年級化學概念的基礎上,總結出相應的對策。具體分析如下:
1.創設情境,充分利用化學實驗
化學概念具有抽象性,因為要通過直觀具體的情境向學生講解化學概念。化學實驗是化學課程中最具有直觀性的授課手段,因而要充分利用化學實驗為學生講解化學概念。
例如,在分子概念的講解中,可以應用化學實驗的方法。要進行分子概念的實驗需要教師在課前準備若干燒杯、多個試管、三個量筒以及各種化學試劑。在正式開始講解概念前,教師可以先通過實驗引入問題,將兩個燒杯中各注入50毫升的蒸餾水,然后在一個燒杯中加入一匙鹽,在另一個燒杯中放入10毫升的氯水。然后讓學生觀察變化,進而引出分子的概念。然后,在學生初步了解到分子的概念之后,再進行第二個實驗,可以在兩個量筒中分別注入50毫升的水與50毫升的酒精,然后將兩個量筒的水儀器注入另一個大量筒中,然后讓學生觀察變化,進而總結出分子的特點。最后,可以讓學生參與到此實驗中,可以在兩個燒杯中注入50毫升的水,在一個燒杯中滴入氨水,在另一個燒杯中滴入酒精。然后讓學生通過聞的方式分辨不同的水。最后再對分子的概念進行總結。而通過上述實驗,學生可以對抽象概念產生直觀的感受,對于學生來說,分子這種在生活中看不見的化學符號,從此就有了現實的意義。
2.注重課程與日常生活結合
化學概念是一種抽象的概念,生活中難以找到與概念一一對應的實體物件。因而,造成了化學概念難以理解的問題。而這就要求我們教授在化學概念時要注意概念與生活之間的聯系。
例如,在過濾概念的講解中,可以將其與生活聯系在一起。要將過濾的概念融入生活中進行講解需要學生的廣泛參與。因此,這堂課程可以在教室外進行。可以分為兩步:第一步,在教室內進行,教師首先要給學生講解過濾的知識。可以通過過濾實驗進行講解。在講解的過程中不僅要向學生講解過濾的定義,還要向學生講解過濾實驗的具體操作方法,如下圖所示。在學生掌握了基本的過濾方法之后,就可以進行第二步了。
第二步,可以在室外進行操作。將學生分成不同的小組。在學校的池塘邊進行污水過濾實驗。這樣就能讓學生充分感受到過濾這個化學概念與生活之間的聯系,從而使這個概念不再顯得抽象而難以學習。
3.對化學概念進行歸納對比
化學概念具有關聯性,這樣的特性會使學生在學習化學概念時產生混淆。而有些化學概念是十分復雜,不易區分,有些化學概念的特征并不明顯。而這些都對學生學習化學概念造成了困難。因而,要對化學概念進行歸納總結,使概念與概念之間的區別能夠被直觀地呈現出來。例如,原子與元素的概念區分,具體如下表所示。
最后需要說明的是對化學概念的學習,學生是最重要的因素,任何好的方法都需要使用到學生中才能起到作用。因而,學生也要端正學習態度,共同努力,這樣才能有效提高關于化學概念的教學質量。
參考文獻: